احیای سلول های بنیادی مغز برای مبارزه با پیری

تحقیقات جدید راه هایی برای تولید نورون ها را پیشنهاد می کند.

اکثر نورون های مغز انسان یک عمر دوام می آورند و دلیل خوبی هم دارد. اطلاعات پیچیده و طولانی مدت در اتصالات ساختاری پیچیده بین سیناپس های آنها ذخیره می شود. از دست دادن نورون ها به معنای از دست دادن این اطلاعات مهم است – یعنی فراموش کردن.

جالب اینجاست که برخی از نورون‌های جدید هنوز در مغز بالغ از جمعیتی از سلول‌ها به نام سلول‌های بنیادی عصبی تولید می‌شوند. با این حال، با افزایش سن، مغزها در ایجاد این نورون‌های جدید مهارت کمتری پیدا می‌کنند، روندی که می‌تواند پیامدهای عصبی مخربی نه تنها برای حافظه، بلکه برای بیماری‌های دژنراتیو مغزی مانند آلزایمر و پارکینسون و برای بهبودی از سکته مغزی یا سایر آسیب های مغزی.

مطالعه جدید Stanford Medicine در 2 اکتبر منتشر شد طبیعتنور امیدوارکننده جدیدی را به این موضوع می اندازد که چگونه و چرا سلول های بنیادی عصبی، سلول های پشت تولید نورون های جدید در مغز بزرگسالان، با افزایش سن مغز کمتر فعال می شوند. این تحقیق همچنین گام‌های جذاب بعدی را برای رسیدگی به انفعال قدیمی سلول‌های بنیادی عصبی – یا حتی تحریک نوروژنز، تولید نورون‌های جدید، در مغزهای جوان‌تر که نیاز به ترمیم دارند – با هدف قرار دادن مسیرهای تازه کشف‌شده‌ای که می‌توانند سلول‌های بنیادی را دوباره فعال کنند، پیشنهاد می‌کند.

آن برونت، دکترا، پروفسور ژنتیک، و تیمش از پلتفرم‌های CRISPR، ابزارهای مولکولی که به دانشمندان اجازه می‌دهد کد ژنتیکی سلول‌های زنده را دقیقاً ویرایش کنند، برای جستجوی ژنومی برای ژن‌هایی که حذف می‌شوند، افزایش می‌دهند، استفاده کردند. فعال سازی سلول های بنیادی عصبی در نمونه های کشت شده از موش های پیر، اما نه از جوان

برونت، پروفسور اهداکننده میشل و تیموتی بارکت، تأکید می‌کند: «ما ابتدا 300 ژن را پیدا کردیم که این توانایی را دارند – که بسیار زیاد است. برون گفت: پس از محدود کردن نامزدها به 10، “یک مورد توجه ما را به خود جلب کرد.” این ژن ناقل گلوکز معروف به پروتئین GLUT4 بود که نشان می‌دهد افزایش سطح گلوکز در سلول‌های بنیادی عصبی قدیمی و اطراف آن ممکن است این سلول‌ها را غیرفعال نگه دارد.

مغزهای پویا

دکتر تایسون روتز، یکی از همکاران فوق دکترا در آزمایشگاه برونت و سرپرست تیم، گفت: بخش هایی از مغز مانند هیپوکامپ و حباب بویایی، که در آن بسیاری از نورون ها طول عمر کوتاه تری دارند، جایی که به طور منظم منقضی می شوند و می توانند با بخش های جدید جایگزین شوند. نویسنده از طبیعت کاغذ او گفت: «در این بخش‌های پویاتر مغز، حداقل در مغزهای جوان و سالم، نورون‌های جدید دائماً متولد می‌شوند و نورون‌های گذرای بیشتری با نورون‌های جدید جایگزین می‌شوند.»

روتز که اکنون مشاور علمی و یکی از بنیانگذاران ReneuBio است، روشی را برای آزمایش مسیرهای ژنتیکی تازه کشف شده در داخل بدن ابداع کرد، “جایی که نتایج واقعاً مهم هستند.”

روتز از فاصله بین بخشی از مغز که در آن سلول‌های بنیادی عصبی فعال می‌شوند، ناحیه زیر بطنی، و محلی که سلول‌های جدید تکثیر می‌شوند و مهاجرت می‌کنند، یعنی پیاز بویایی که در مغز موش چندین میلی‌متر فاصله دارد، استفاده کرد. با حذف ژن‌های ناقل گلوکز در اولی، چند هفته انتظار، و سپس شمارش تعداد نورون‌های جدید در حباب بویایی، این تیم نشان داد که حذف این ژن در واقع یک اثر فعال‌کننده و تکثیرکننده بر روی سلول‌های بنیادی عصبی دارد. ، منجر به افزایش قابل توجهی در تولید نورون های جدید در موش های زنده می شود. با مداخله فوق، آنها افزایش بیش از 2 برابری نورون های نوزاد را در موش های پیر مشاهده کردند.

روتز گفت: “این به ما امکان می دهد سه عملکرد کلیدی سلول های بنیادی عصبی را مشاهده کنیم.” «اول، می توان گفت که آنها در حال گسترش هستند. دوم، ما می توانیم ببینیم که آنها به پیاز بویایی مهاجرت می کنند، جایی که باید باشند. و سوم، ما می توانیم ببینیم که آنها نورون های جدیدی را در آن مکان تشکیل می دهند.

روتز گفت که همین تکنیک را می توان برای تحقیقات آسیب مغزی به کار برد. سلول های بنیادی عصبی در ناحیه زیر بطنی نیز در ترمیم آسیب بافت مغز ناشی از سکته مغزی یا آسیب تروماتیک مغز نقش دارند.

“کشف تشویقی”

برون گفت، اتصال به ناقل گلوکز “یک یافته دلگرم کننده است.” از یک طرف، این امر نه تنها امکان طراحی درمان های دارویی یا ژنتیکی برای فعال کردن رشد نورون های جدید در مغزهای قدیمی یا آسیب دیده را نشان می دهد، بلکه امکان ایجاد مداخلات رفتاری ساده تر مانند رژیم غذایی کم کربوهیدرات را نیز مطرح می کند. میزان گلوکز جذب شده توسط سلول های بنیادی عصبی قدیمی را تنظیم کنید.

محققان راه های تحریک آمیز دیگری را یافتند که ارزش مطالعه بیشتر را دارد. ژن‌های مرتبط با مژک‌های اولیه، بخش‌هایی از برخی سلول‌های مغزی که نقش مهمی در سنجش و پردازش سیگنال‌ها مانند فاکتورهای رشد و انتقال‌دهنده‌های عصبی دارند، نیز با فعال‌سازی سلول‌های بنیادی عصبی مرتبط بودند. این یافته به تیم اطمینان داد که روش آنها مؤثر است، تا حدی به این دلیل که کار قبلی نامرتبط قبلاً ارتباط بین سازمان مژه و عملکرد سلول های بنیادی عصبی را پیدا کرده بود. برون گفت: این همچنین هیجان انگیز است زیرا پیوند به دستورالعمل های جدید برای تحویل گلوکز می تواند به مسیرهای درمانی جایگزین اشاره کند که می توانند هر دو مسیر را درگیر کنند.

او گفت: “ممکن است یک تعامل جالب بین مژک های اولیه – و توانایی آنها برای تاثیرگذاری بر سکون سلول های بنیادی، متابولیسم و ​​عملکرد – و آنچه ما از نظر متابولیسم گلوکز پیدا کردیم وجود داشته باشد.”

برونت ادامه داد: «گام بعدی این است که با دقت بیشتری به آنچه محدودکننده گلوکز، در مقابل از بین بردن ژن‌های انتقال گلوکز، در حیوانات زنده انجام می‌دهد، نگاه کنیم.»

مرجع: «صفحه‌های CRISPR–Cas9 تنظیم‌کننده‌های پیری در سلول‌های بنیادی عصبی را آشکار می‌کنند» نوشته تایسون جی. روتز، آنجلا ان. پوگسون، کلوئه ام. کاشیواگی، استفانی دی. گاگنون، بهک مورتون، اریک دی. سان، جیون نا، رابین دبلیو . Yeo، Dena S. Leeman، David W. Morgens، K. Kimberly Tsui، Amy Li، Michael S. Bassik و Ann Brunet، 2 اکتبر 2024. طبیعت.
DOI: 10.1038/s41586-024-07972-2

کار توسط موسسه ملی بهداشت (به P01AG036695 و R01AG056290 اعطا می کند)، پروژه جوان سازی مغز استنفورد، و یک فلوشیپ فوق دکتری بنیاد لری ال. هیبلوم.